高中物理 6.3《傳感器的應(yīng)用（二）》課件 新人教選修32

1、2021/8/11 星期三1第六章傳感器第三節(jié)傳感器的應(yīng)（二）2021/8/11 星期三2教學(xué)目標(biāo) 1知識與技能：（1）理解溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋的工作原理。（2）理解溫度傳感器的應(yīng)用測溫儀的工作原理。(3) 理解光電傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器的工作原理（4）理解光電傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器的工作原理。2過程與方法：（1）通過對電飯鍋的構(gòu)造和原理的探究以及測溫儀的了解，進(jìn)一步地深入認(rèn)識溫度傳感器的應(yīng)用（2）通過對鼠標(biāo)器以及火災(zāi)報(bào)警器的原理的探究，認(rèn)識光傳感器的應(yīng)用。2021/8/11 星期三33情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)創(chuàng)造的欲望。【教學(xué)重點(diǎn)】溫度、光傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】

2、溫度、光傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。【教學(xué)方法】PPT課件，演示實(shí)驗(yàn)，講授【教學(xué)用具】電飯鍋，鼠標(biāo)器，煙霧式火災(zāi)報(bào)警器 2021/8/11 星期三4復(fù)習(xí):1、傳感器應(yīng)用的一般模式?2021/8/11 星期三5非電學(xué)量 電學(xué)量 2、制作傳感器常用的敏感元件:光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件分別能將什么量轉(zhuǎn)化為什么量? 光敏電阻：光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電阻.熱敏電阻：溫度轉(zhuǎn)化為電阻.霍爾元件：磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電壓.復(fù)習(xí):轉(zhuǎn)化為2021/8/11 星期三6 3、力傳感器、聲傳感器、溫度傳感器的作用? 力傳感器:力信號轉(zhuǎn)化為電信號. (形變轉(zhuǎn)化為電壓)聲傳感器:聲信號轉(zhuǎn)化為電信號.溫度傳感器:自動控制開關(guān).復(fù)習(xí):20

3、21/8/11 星期三7問題: 電飯鍋燒飯飯熟后會自動斷開?電飯鍋燒水水開后能自動斷開?回顧在家煮飯的過程?三、溫度傳感器的應(yīng)用 4.電飯鍋2021/8/11 星期三8閱讀教材第59頁第1段，回答問題:(1)電飯鍋中使用的溫度傳感器的主要元件是什么？(2)感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？(3)感溫鐵氧體有何特點(diǎn)？(4)什么是“居里點(diǎn)”？答:(1)感溫鐵氧體.(2)氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成.(3)常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引。溫度達(dá)到約103時(shí)，失去鐵磁性，不能被磁體吸引。(4)使感溫鐵氧體失去鐵磁性的溫度，也叫居里溫度.三、溫度傳感器的應(yīng)用 4.電飯鍋2021/8/11 星期三9

4、 構(gòu)造2021/8/11 星期三10工作原理: (1)開始煮飯時(shí)為什么要壓下開關(guān)按鈕?手松開后這個(gè)按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)?為什么?(2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度?為什么?(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變化？這時(shí)電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作?(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電? 答:(1)開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。4.電飯鍋2021/8/11 星期三11(2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度?為什么? 答:(2)水沸騰后,由于鍋內(nèi)保持1000C不變,故感溫磁體仍與永磁體相吸,繼

5、續(xù)加熱.故鍋內(nèi)大致保持1000C不變. 工作原理: 4.電飯鍋2021/8/11 星期三12(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變化？這時(shí)電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作？答:(3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度升高,當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)1030C”時(shí),感溫磁體失去鐵磁性,在彈簧作用下,永磁體被彈開,觸點(diǎn)分離,切斷電源,從而停止加熱 工作原理: 4.電飯鍋2021/8/11 星期三13(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電?答:(4)如果用電飯鍋燒水,水沸騰后,鍋內(nèi)保持1000C不變,溫度低于“居里點(diǎn)1030C” ,電飯鍋不能自動斷電.只有水燒干后,溫度升高到1030C才能自動斷

6、電.工作原理: 4.電飯鍋2021/8/11 星期三14敘述電飯鍋的工作過程? 開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點(diǎn)接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持1000C不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)1030C”時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點(diǎn)分離，切斷電源，從而停止加熱 2021/8/11 星期三15 練習(xí)1：如圖所示是電飯煲的電路圖,S1是一個(gè)限溫開關(guān),手動閉合,當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(1030C)時(shí)會自動斷開,S2是一個(gè)自動溫控開關(guān),當(dāng)

7、溫度低于約700C時(shí)會自動閉合,溫度高于800C時(shí)會自動斷開,紅燈是加熱狀態(tài)時(shí)的指示燈,黃燈是保溫狀態(tài)時(shí)的指示燈,限流電阻R1R2500,加熱電阻絲R350,兩燈電阻不計(jì) (1)根據(jù)電路分析,敘述電飯煲煮飯的全過程(包括加熱和保溫過程) (2)簡要回答,如果不閉合開 關(guān)S1,電飯煲能將飯煮熟嗎? (3)計(jì)算加熱和保溫兩種狀 態(tài)下,電飯煲的消耗功率之比.12:12021/8/11 星期三16 2003年的那個(gè)春天，一頭惡魔沖進(jìn)中華大地，一夜之間，國人無不談SARS色變但在全國人民的共同努力下，終于將這頭惡魔降服，并徹底消滅，在抗擊SARS的過程中，許多公共場合都使用了非接觸式紅外測溫儀 湖南師大

8、附中在防治“非典”工作中對學(xué)校實(shí)施嚴(yán)格的防控管理，每天早上6點(diǎn)至7點(diǎn)對進(jìn)校師生進(jìn)行身體檢查，確保師生人身安全和健康.圖為校醫(yī)為學(xué)生測量體溫。 2021/8/11 星期三17三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀2021/8/11 星期三18閱讀教材第60頁，思考并回答問題:(1)溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點(diǎn)?(2)常見的測溫元件有哪些?答:(1)可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值.因?yàn)闇囟刃盘栕兂呻娦盘柡罂梢赃h(yuǎn)距離傳輸. (2)熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等 三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀2021/8/11 星期三19非接觸式紅外測溫儀 由于物體的溫度不同，發(fā)射紅外線的情況也不同，因此利用紅

9、外線敏感元件可以實(shí)現(xiàn)無接觸測溫三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀2021/8/11 星期三20熱電偶:T1T2T1T2mA 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。 三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀2021/8/11 星期三21將微機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所配的溫度傳感器與計(jì)算機(jī)連接,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、畫圖的智能化功能.三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀2021/8/11 星期三22 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動控制裝置，而設(shè)計(jì)自動控

10、制裝置很多情況下要用到傳感器如光電傳感器，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后對電信號進(jìn)行放大，再將電信號輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)而完成相應(yīng)的自動控制。 2021/8/11 星期三23 練習(xí)2：計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部件是激光頭,它可以發(fā)射脈沖激光信號,激光掃描光盤信息時(shí),激光頭利用光敏電阻自動計(jì)數(shù)將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng),再通過計(jì)算機(jī)顯示出來相應(yīng)的信息.光敏電阻的自動計(jì)數(shù)示意圖如圖所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是 ( ) A、當(dāng)有激光照射R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得高電壓; B、當(dāng)有激光照射R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得低電壓; C、信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次; D

11、、信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次.信號處理系統(tǒng)R2R1激光BD2021/8/11 星期三24四、光傳感器的應(yīng)用 1、機(jī)械式鼠標(biāo)器 2021/8/11 星期三25(1)機(jī)械式鼠標(biāo)器的組成? 哪個(gè)元件是光傳感器? (2)機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理?閱讀教材第61頁，思考并回答問題:四、光傳感器的應(yīng)用 1、機(jī)械式鼠標(biāo)器 2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27(1)機(jī)械式鼠標(biāo)器的組成滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管(光傳感器) 2021/8/11 星期三28(2)機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理 鼠標(biāo)器移動時(shí)，滾球運(yùn)動通過滾軸帶動兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，

12、輸出相應(yīng)的電脈沖信號. 計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x、y兩個(gè)方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。 2021/8/11 星期三29許多會議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警器是光傳感器應(yīng)用的又一實(shí)例。四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器2021/8/11 星期三30四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器閱讀教材第61頁，思考并回答問題:(1)煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的組成?(2)煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的工作原理? 2021/8/11 星期三31四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器光電三極管是煙霧火警報(bào)警器中的光傳感器2021/8/11 星期三32工作原理:報(bào)警器帶

13、孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板.平時(shí),光電三極管收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報(bào) 四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器2021/8/11 星期三332021/8/11 星期三34 來自BBC的報(bào)道，日本大阪大學(xué)科學(xué)家日前發(fā)明出一種完全具有人類女性外貌的機(jī)器人 “ Repliee Q1”.“她”能眨眼,說話,做手勢,甚至呼吸！皮膚則由類似人類皮膚的硅化物覆蓋。 2021/8/11 星期三35常見的熱傳感器有: 熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等 小結(jié): 6.3傳感器的應(yīng)用(二)常見的光傳感器有： 光敏電阻、光電管、光電二極管及光電三極管2021/8/11 星期三36 【例1】如圖甲為在溫度為100C左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1=20k，R2=10 k，R3=40 k，Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示.當(dāng) a、b端電壓 Uab0時(shí)，電壓鑒別器使 S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_0C2021/8/11 星期三37 【例2】